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Das Element Natrium gehört zur Alkalimetallgruppe des Periodensystems. Es macht ungefähr 2,8 Prozent der Erdkruste aus. In seiner Erscheinung ist Natrium ein weiches silberweißes Metall. Ihre Atomformel lautet Na. Das Erstellen eines 3D-Modells des Natriumatoms bietet eine interaktive praktische Erfahrung, die sowohl aufschlussreich als auch informativ ist.
Hintergrundinformation
Dreidimensionale Modelle sind visualisierte Nachbildungen der atomaren Struktur eines Elements. Sie basieren auf dem Bohr-Modell des Atoms. Der dänische Physiker Niels Bohr (1885-1962) war der erste, der die planetarische Modellillustration des Atoms konzipierte. Das Bohr-Modell unterteilt das Atom im Wesentlichen in eine Elektronenwolke und einen Kern. Der Kern enthält die Protonen und Neutronen. In der Elektronenwolke befinden sich die Elektronen. Elektronen kreisen in stabilen Bahnen oder Schalen um den Atomkern. Während das Bohr-Modell im Laufe der Jahre zahlreiche Änderungen erfahren hat, wird bei der Vermittlung der Grundlagen der atomaren Struktur immer noch auf seine zugrunde liegenden Prinzipien zurückgegriffen. Aus diesem Grund wird das Bohr-Modell verwendet, um zu veranschaulichen, wie ein 3D-Modell des Natriumatoms erstellt wird.
Tipps
Stellen Sie die benötigten Materialien zusammen. Dazu gehören kunsthandwerkliche Wattebäusche in verschiedenen Farbtönen zur Darstellung der Elektronen, Protonen und Neutronen. Protonen und Neutronen sind gleich groß, während Elektronen kleiner sind als Protonen und Neutronen. Wählen Sie daher entsprechend große Wattebäusche, um diese Größenunterschiede zu simulieren. Die „Schalen“ der Elektronenwolke können mit einer Schere aus Pappe oder dickem Karton geschnitten werden. Stellen Sie auch sicher, dass Sie eine Schnur zur Hand haben. Binden Sie die Elektronenschalen mit einer Schnur in konzentrischen Kreisen, um Umlaufbahnen um den Kern zu simulieren. Durch Kleben werden die Bastelwattebäusche an den entsprechenden Bereichen befestigt.
Suchen Sie Natrium im Periodensystem, um dessen Ordnungszahl zu bestimmen. Die Ordnungszahl eines Elements gibt Auskunft über die Anzahl der Protonen und die Anzahl der Elektronen. Denken Sie daran, dass ein stabiles, neutrales Atom die gleiche Anzahl von Elektronen wie Protonen hat. Folglich gibt die Ordnungszahl von 11 an, dass Natrium eine gleiche Anzahl von 11 Protonen und 11 Elektronen hat.
Bestimmen Sie die Anzahl der Neutronen, die Natrium hat, indem Sie zuerst das Atomgewicht im Periodensystem betrachten. Natrium hat ein Atomgewicht von ungefähr 23. Das heißt, sein Kern hat 12 Neutronen, da 23 minus 11 Protonen 12 Neutronen entsprechen. Nachdem Sie die Anzahl der Protonen und Neutronen bestimmt haben, erstellen Sie einen Kern aus 11 gelben Protonen und 12 grünen Neutronen, wie auf dem Foto dargestellt.
Stellen Sie die Elektronenschalen her, die den Kern des Natriumatoms umgeben. In der Chemie und der Atomphysik entsprechen Elektronenschalen den Hauptenergieniveaus, bei denen Elektronen um den Atomkern kreisen. Darüber hinaus ist jede dieser Schalen mit einer festen Anzahl von Elektronen besetzt. Als Faustregel gilt, dass die n-te Schale bis zu 2 Elektronen (n-Quadrat) aufnehmen kann. Die erste Schale, die die innerste Schale ist, enthält also maximal zwei Elektronen. Als nächstes hält die zweite Schale maximal acht Elektronen. Daran schließt sich die dritte Schale an, die maximal 18 Elektronen enthält. Da Natrium 11 Elektronen hat, wird seine erste Hülle vollständig von zwei Elektronen besetzt sein. Danach ist die zweite Schale vollständig mit acht Elektronen besetzt, so dass die dritte Schale nur noch ein Elektron enthält, wie in der Abbildung dargestellt.